(57)【要約】【課題】  特にカラー画像等の高画質定着に適した、トナー離型性と粘着性を押さえた安定した搬送性有するトナー定着部材、及び加熱定着装置を提供する。【解決手段】  フッソゴムからなる弾性体を最表層に有する定着部材において、前記弾性体は脱フッソ処理されたフッ素樹脂粉末が充填されたフッソゴム層からなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッソゴムからなる弾性体を最表層に有する定着部材において、
前記弾性体は脱フッソ処理されたフッ素樹脂粉末が充填されたフッソゴム層からなることを特徴とする定着部材。
【請求項２】
フッソゴム層は実質上無機紛体を含まないことを特徴とする請求項１記載の定着部材。
【請求項３】
フッソ樹脂粉末の脱フッソ処理はナトリウム−ナフタレン錯体で処理されたことを特徴とする請求項１、請求項２記載の定着部材。
【請求項４】
フッソ樹脂粉末は粒径が0.1〜20μｍの範囲で、フッソ樹脂粉末のフッソゴムに占める割合は8wt％〜30wt％の範囲であることを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の定着部材。
【請求項５】
フッソゴム層の表面に露出している部分のフッ素樹脂粉末の表面は脱フッソ処理表面が除去されていることを特徴とする請求項１、請求項２に記載の定着部材。
【請求項６】
前記フッソゴム層のフッソゴムの表面は研磨されることを特徴とする請求項５記載の定着部材。
【請求項７】
前記フッソゴム層のフッソゴムはフッ化ビニリデン−四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル三元共重合体であるフルオロポリマーを過酸化物加硫したものであることを特徴とする請求項１〜請求項６に記載の定着部材。
【請求項８】
ニップ巾が10ｍｍを超える加熱定着装置において、定着部材が請求項１〜請求項７二記載の定着部材であることを特徴とする加熱定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機、プリンター、ファクシミリ等のトナー画像形成装置の加熱定着装置に用いられる、特に高画質が要求される装置に適している定着用ローラ、ベルト、フィルム等の定着部材、及び加熱定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、加熱加圧定着装置は、一対の、加熱されたローラとローラ、フィルムとローラ、ベルトとローラ、といった回転体が圧接されており、未定着のトナー画像を有した記録紙がこの回転体間（ニップ部）に挟持、搬送される。この過程で未定着トナー画像は、このニップ内において、加熱・軟化し、加圧力により記録紙へ押し付けられ、その後、冷却・固化を経て、記録紙上にトナーの永久画像が形成される。
【０００３】
一般に、未定着トナーと接する側は、その形態に応じて定着ローラ、定着ベルト、定着フィルム等と呼ばれる。
【０００４】
これら定着部材は金属、耐熱樹脂のローラ基材、ベルト基材、フィルム基材に、耐熱性の弾性体を、単層または多層に積層して構成される場合が多い。特に、この弾性体層の最外層は、表層と呼ばれ、弾性体材料が用いられる場合としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、これらの混合物が例示される。表層にフッ素樹脂が用いられることもあるがフッ素樹脂は、柔軟性に乏しい。表層の柔軟性は、定着後の画質に影響を与える。表層が柔軟である場合、トナーの形状に追従して変形しやすく、ニップ内でトナーを加圧した際に、未定着のトナーを周囲に飛び散らせることなく、高精度に目的の場所に定着させることができるため、高度に精細な定着画像が期待できる。すなわち、カラー画像等の高画質にトナーを定着させるには、弾性体からなる表層が適しており、前述したシリコーンゴム、及びフッソゴムといった弾性体が適していることが知られている。フッソゴムは機械的強度、特に耐磨耗性に優れ、これを定着部材の表層に用いるべく研究・開発が盛んに行われている。
【０００５】
しかしながらこれらのゴム材料は基本的に表面粘着性を有する場合が多く、記録紙はニップ通過後ゴム表面に吸着しやすく、記録紙の巻き付き等の搬送性に問題を生じる場合がある。分離性の悪化により排紙された定着画像を有する記録紙がカールしたり、最悪の場合定着装置内での紙詰まりを引き起こす等、搬送性に安定性を欠いてしまう。
【０００６】
ゴム材料にフッソ樹脂粉末を配合して表面粘着性を低減するする手法はよく知られている。フッソゴムにフッソ樹脂粉末を添加する技術は例えば、下記のようなものがあげられる。特開平02-261850ではフッソゴム100重量部と30〜150重量部のフッソ樹脂粉末の混合物に溶剤を加えたもののフッソゴム成型品の製造方法が提案されている。また、特開2001-166660では、摩擦低減を目的にした表面コーティング層がフッソゴム/フッソ樹脂粉末＝40/60〜97/3の混合物からなる電子写真用ブレード提案されている。
【０００７】
しかしながら、定着部材表面は転写紙、加圧部材等の摺擦によりフッソ樹脂粉末は実用時に徐々に欠落する懸念があり、これらの方法による定着部材では、十分に機能を維持するのは難しい。
【０００８】
フッソ樹脂の欠落を防止する為に予め表面処理を施したフッソ樹脂粉末を用いる手法が知られている。例えば、特開平03-012441では機械的強度向上を目的としてプラ又はゴムと表面処理されたフッソ樹脂粉末とからなる高強度フッソ樹脂摺動用組成物が提案され、表面処理方法としてアルカリ金属溶液法、グロー放電、コロナ放電、電子線による物理的処理法が例示されている。また、特開平07-158632では離型層がナトリム−ナフタレン錯体で処理されたシリコーンゴム層の定用弾性ロールが提案されている。
【０００９】
さらに上記弾性体表層に求められる特性のひとつにトナー離型性が挙げられる。トナー離型性とは、表層へのトナーの付着のし難さであり、トナーの付着がしやすい場合、つまりトナー離型性が悪い場合には、定着画像にトナーの抜けが生じたり、表層に付着したトナーが再び記録紙へ定着してしまい、トナー汚れを引き起こしたりする。これらは、トナーオフセットと呼ばれる。さらに、トナー離型性が悪い場合には、未定着画像を有する記録紙の紙巻付きの要因となり、分離性に問題を生じる場合がある。
【００１０】
このため、表層の弾性体には、トナー離型性を低下させる補強性のフィラーは、できる限り少なくするか、ノンフィラーである事が望まれる。補強性のフィラーは、一般にその表面活性が高く、そのため、補強性は有するものの、トナー離型性には悪影響を与える事が知られている。補強性のフィラーは、一般にその表面活性が高く、そのため、補強性は有するものの、トナー離型性には悪影響を与える事が知られている。
【００１１】
近年の画像形成装置の高速化に伴い加熱加圧定着装置においては定着部材の記録紙との接触域、いわゆるニップ巾を広くとる構成が望まれている。ニップ巾を広くすることによって、上述した定着部材表面の粘着性による影響はより顕著なものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
これまで述べてきたように、加熱定着装置に用いられるトナー定着用ローラ・ベルトのごとく定着部材のゴム材料表層にフッソゴムを用いる場合、フッソゴム表面には、良好なトナー離型性と、粘着性を押さえ安定した搬送性を有することが要求される。しかし、既存の発明のごとくフッソゴムにフッソ樹脂粉末を添加する方法では十分に機能を維持することは難しい。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、特にカラー画像等の高画質定着に適した、トナー離型性と粘着性を押さえた安定した搬送性有するトナー定着部材、及び加熱定着装置を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成する為に、本願に係る第一の発明は、フッソゴムからなる弾性体を最表層に有する定着部材において、前記弾性体は脱フッソ処理されたフッ素樹脂粉末が充填されたフッソゴム層からなることを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成する為に、本願に係る第二の発明は、本願に係る第一の発明の定着部材であって、フッソゴム層は実質上無機紛体を含まないことを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成する為に、本願に係る第三の発明は、本願に係る第一の発明、第二の発明の定着部材であって、フッソ樹脂粉末の脱フッソ処理はナトリウム−ナフタレン錯体で処理されたことを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成する為に、本願に係る第四の発明は、本願に係る第一の発明〜第三の発明の定着部材であって、フッソ樹脂粉末は粒径が0.1〜20μｍの範囲で、フッソ樹脂粉末のフッソゴムに占める割合は8wt％〜30wt％の範囲であることを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成する為に、本願に係る第五の発明は、本願に係る第一の発明、第二の発明の定着部材であって、フッソゴム層の表面に露出している部分のフッ素樹脂粉末の表面は脱フッソ処理表面が除去されていることを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成する為に、本願に係る第六の発明は、本願に係る第五の発明の定着部材であって、前記フッソゴム層のフッソゴムの表面は研磨されることを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成する為に、本願に係る第七の発明は、本願に係る第一の発明〜第六の発明の定着部材であって、前記フッソゴム層のフッソゴムはフッ化ビニリデン−四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル三元共重合体であるフルオロポリマーを過酸化物加硫したものであることを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成する為に、本願に係る第八の発明は、ニップ巾が10ｍｍを超える加熱定着装置において、定着部材が請求項１〜請求項７二記載の定着部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
フッソゴムからなる弾性体を最表層に有する定着部材において、前記弾性体は脱フッソ処理されたフッ素樹脂粉末が充填されたフッソゴム層からなるため、良好な分離性能を示す。
【００２３】
したがって、ニップ巾が10ｍｍを超える加熱定着装置において、本発明の定着部材を搭載することにより、分離性能にすぐれた安定した排紙性能を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明においては、表層は脱フッソ処理されたフッ素樹脂粉末が充填されたフッソゴム層からなり、表層表面の粘着性は押さえられ、加熱定着器に装着した場合、良好な紙離れを示し、また、フッ素樹脂粉末は表面が脱フッソ処理されているためフッソゴムとの相溶性が良く実用時の欠落がなく、機能を十分に維持することができる。
【００２５】
本発明に用いられるフッ素樹脂粉末は、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（PFA）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（FEP）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ETFE）、ポリ三フッ化塩化エチレン（CTFE）、ポリフッ化ビニリデンなどのフッソ樹脂の粉末が用いられ、このうちPFA粉末が好ましく用いられる。
【００２６】
このようなフッソ樹脂粉末は、通常、平均粒径が0.1μｍ〜20μｍのものが用いられる。平均粒径が0.1μｍ未満のものは取り扱いが難しく加工性に問題がある。20μｍを超えるものはフッソゴム表面の均一性に問題を生じる場合がある。
【００２７】
上記フッソ樹脂粉末のフッソゴムに占める割合は10wt％〜30wt％の範囲であることが好ましい。8wt％未満ではフッソゴム表面の粘着性防止の効果が少なく、30wt％を超える場合は、フッソゴム層の柔軟性を損なう場合があり、実用時のフッソゴム表面シワの原因になる場合がある。
【００２８】
未処理のフッソ樹脂粉末はフッソゴムとの相溶性が十分でなく、フッソゴム表面に露出したフッソ樹脂粒子は転写紙、加圧部材との摺擦により実用時に欠落し、十分に機能を維持できない。表面を脱フッソ処理されたフッ素樹脂粉末は、その極表面の脱フッソ化が起こった後、水酸基、カルボキシル基等の官能基が生成するといわれており、そのため、フッソゴムとの相溶性、分散性があがり、フッソゴムポリマーとの親和力が高まり、実用時に欠落を防止できる。また、粉体内部は未処理のフッソ樹脂である為フッソ樹脂が元来保有している摺動性、非粘着性、撥水性、疎油性、耐熱性等の性質への影響は少ない。
【００２９】
フッ素樹脂粉末表面の脱フッソ処理の化学的処理として金属ナトリウムとナフタリンの錯体のテトラヒドロフラン溶液、金属ナトリウムのアンモニウム溶液等を処理剤として用いるアルカリ金属ナトリウム法が挙げられる。生産性、コスト、安全性の観点から金属ナトリウム−ナフタリン錯体のテトラヒドロフラン溶液を用いる方法が好ましい。フッ素樹脂粉末をこの処理剤に浸漬、洗浄、乾燥により得ることができる。物理的処理としてはグロー放電、コロナ放電、電子線を利用した方法が挙げられる。攪拌機等のついた真空容器内にフッソ樹脂粉末をいれ、低真空に排気後、真空容器内にアンモニア、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素等のガスを導入、高周波、マイクロ波等によりプラズマ化し、数分〜数十分フッソ樹脂粉末を攪拌しながら処理する。
【００３０】
本発明に用いられるフッソゴムには、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、四フッ化エチレン−プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン−四フッ化エチレン三元共重合体、四フッ化エチレン−フッ化ビニリデン−プロピレン三元共重合体、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル三元共重合体などが用いられる。
【００３１】
本発明のフッソゴムは上記ポリマーに、例えば、タルク、クレー、炭酸カルシウム、シリカ、酸化グネシウム、酸化亜鉛、酸化鉛、カーボン、架橋剤、架橋促進剤等の無機充填材、配合剤を添加したものを用いることができる。一般的にこれらの充填材、配合剤はトナー離型性に悪影響を及ぼす。したがって、トナー離型性の低下を押さえるために、それぞれの添加量は、架橋反応を損なわない程度に少量に押さえることが好ましい。
【００３２】
フッソゴムポリマーの中でもフッ化ビニリデン−四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル三元共重合体であるフルオロポリマーを過酸化物加硫したものはトナー離型性に優れ、より良好な分離性能を示し好ましい。
【００３３】
上記フッソゴムポリマーとしては、ＬＴ（ダイキン工業（株）製）、ＧＬＴ、ＧＦＬＴ（デュポン（株）製）が上げられる。該フッソゴムの加硫の際に用いられる加硫剤は、パーオキサイド加硫剤が用いられる。上記パーオキサイド加硫剤は特に制限されるものではなく、従来公知のものが使用される。例えば、ベンゾイルペルオキサイド、ｔ−ブチルクミルペルオキサイド、ジクミルペルオキサイド、α，α′−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ−ｍ−イソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン等があげられる。上記パーオキサイド加硫剤の配合割合は、フッ素系ゴム１００重量部（以下「部」と略す）に対して０．５〜５部の範囲に設定することが好ましい。
【００３４】
上記表層の形成材料として、上記フッソ系ゴムおよびパーオキサイド加硫剤の他に、トリアリルイソシアヌレート，トリアリルトリメリテート等の多官能加硫助剤が適宜使用される。
【００３５】
また、従来からフッソゴム組成物に使用される充填剤も、表層の形成材料として適宜使用することが可能である。この充填剤としては、例えば、カ−ボンブラックがあげられる。その配合割合は、フッ素ゴム１００部に対して０〜３０部の範囲に設定することが好ましい。トナー離型性の観点から前述したとおりこれらの充填剤の添加は好ましくなく本発明のフッソ樹脂粉体以外実質含まないのが最も適している。
【００３６】
本発明の定着ローラ、定着ベルト等の定着部材は、例えば次のようにして製造することができる。すなわち、所定量の脱フッソ処理されたフッソ樹脂粉末を分散させた前述したフッソゴムポリマーに加硫温度以下の温度において加硫剤、加硫助剤等を添加、混合し、得られた混合物を、予めプライマーを均一に塗布、乾燥させたローラ基材、ベルト基材（下層としてシリコーンゴム層、フッ素ゴム層を設けてもよい）の外周に、表層となるように形成し、加熱硬化、二次加硫工程を経ることにより製造される。
【００３７】
さらに得られた定着部材のフッソゴム表層表面に露出している部分のフッ素樹脂粉末の表面は脱フッソ処理表面が除去されることが好ましい。フッソゴム表層表面を0.1μｍ〜数μｍ程度一様に研磨することによりフッソ樹脂粉末のフッソゴム表層表面への露出部分は削られ内部の未処理部分が露出される。このため為フッソ樹脂が元来保有している摺動性、非粘着性、撥水性、疎油性、耐熱性等の性質による効果がいっそう期待できるものとなる。
【００３８】
表層の形成は、パイプ金型を用いたトランスファー成形、コーティングによる成形、ディップによる成形、スプレーによる塗布成形方法を用いても、表面平滑性が可能であれば特に限定するものではない。
【００３９】
本発明の定着部材の表層をコーティング、ディップ、スプレー等による塗布成形方法を用いて形成する場合、上記材料を適当な溶剤を用いて液状化する必要のある場合がある。例えばフッソゴム表層を有する定着部材の場合には、つぎのようにして作製することができる。
【００４０】
すなわち、フッソゴムポリマーに規定の平均粒径の脱フッソ処理されたフッソ樹脂粉末、充填剤，共加硫剤，加硫剤等を所定量加えて、ロール、ニーダー等で混練し、この混合物に溶剤を加えて混合，攪拌しフッソゴム組成物コーティング液を調製する。この場合、フッソゴム組成物コーティング液を調製する際に用いる溶剤としては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ），メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ），酢酸メチル，酢酸エチル，酢酸イソアミル等があげられ、単独であるいは２種類以上混合して使用される。上記コーティング液は、５〜７０重量％（以下「％」と略す）の範囲で、表層形成手法に応じた粘度に設定することが好ましい。
【００４１】
ついで、上記フッソ系ゴム組成物コーティング液を金属、耐熱樹脂のローラ基材、ベルト基材、あるいはフィルム基材上に下層として形成された弾性体層の各外周面に、あるいは金属、耐熱樹脂のローラ基材、ベルト基材、フィルム基材に直接均一に塗工して乾燥させ、その後加熱硬化させる。上記フッソゴム組成物コーティング液を塗工する方法は、リングコート法、ディップ法，スプレーコーティング法，ロールコート法等があげられる。
【００４２】
これらのコーティング法のいずれかを用いて、表層にフッ素系ゴム組成物弾性体層が形成、このフッソゴム組成物弾性体層をパーオキサイド加硫する場合には、例えば、下記の操作により行われる。まず、上記フッソゴム組成物が塗工されたローラ、ベルト、フィルムを、オーブン等に入れ、上記フッソゴム組成物の薄膜が雰囲気中の酸素と接触しないように窒素ガス等の不活性ガスでオーブン内を置換し、オーブン内を無酸素雰囲気にして加熱硬化し、一体化する。
【００４３】
上記パーオキサイド加硫は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下の無酸素状態下で行う必要がある。すなわち、パーオキサイド加硫剤は酸素存在下で加熱されると反応に関与するラジカル発生が阻害され、その結果、フッソゴム組成物の加硫が充分になされないからである。上記不活性ガスとしては、窒素ガスの他に、アルゴンガス，ヘリウムガス等があげられる。
【００４４】
ここで本発明の定着部材を製造の際、表層を形成するのに用いたリングコート法についてベルト基材への塗工を例に説明する。図４にリングコート法の概略図を示す。基板上に外周にベルト基材４１を装着したアルミ製の円筒体保持冶具４１１を水平にかつ軸中心に回転させ、軸方向に水平移動させる事ができる塗工台４２がある。さらに基板上には水平方向には動かずリング形状の塗工ヘッド４３１を円筒体保持冶具中心軸垂直平面上で移動自在に保持している塗工ヘッド保持部４４が取付けられている。該塗工ヘッド４３１は移動方向終端部には塗工後のベルト外径とほぼ等しい内径を持ちその前方にはベルト基材外周と接触し円筒体保持冶具軸方向に円筒体保持冶具軸と同軸に相対移動させる為のガイド部分を持っている。このガイド部分の塗布液通過部分の断面積は塗工膜断面積より大きく作られており塗工後のベルト外径とほぼ等しい内径である該塗工ヘッド移動方向終端部に塗布液が充分に供給できるようになっている。
【００４５】
該塗工ヘッド４３１と円筒体保持冶具上ベルト基材１とのギャップ部分に塗布液を供給する供給口は、該塗工ヘッドと一体でも良いし別部材でも良いが本例では別部材の塗布液供給ノズル４５として塗工ヘッド進行方向前方に設けてある。また塗布液供給位置は塗布液粘度および塗工厚みの関係で液落ちしない状態であれば円筒体の上方に限らずどの位置でも良いが、本実施例では円筒体保持冶具４１１の上方から行った。塗布液の供給方法は単位時間当り一定量の供給を行った。
【００４６】
また塗布液供給ノズル４５は塗液搬送用のチューブ４６で定量（時間当たり）吐出可能な電動式のシリンダーポンプ７に接続しておりそこから塗液４８が供給される。シリンダーポンプは液の脈動が起きない為安定した吐出が可能である。
【００４７】
ローラ基材への塗工の場合、円筒体保持冶具の替わりにローラ基材を直接装置に装着すれば良い。これにより、目的とする定着ローラ、定着ベルト等の定着部材を得ることができる。
【００４８】
なお、上記定着ローラ、定着ベルトは、ローラ基材、ベルト基材の外周面に上記弾性層が形成された単層構造のものや、例えば、ローラ基材、ベルト基材の外周面にシリコーンゴム，フロロシリコーンゴムが形成されたものの最外層に上記弾性層が被覆された２層構造のも、３層構造のもの等もあげられる。
【００４９】
（実施例）
次に、本発明の実施例の定着ベルトについて説明する。
【００５０】
図１は本例における定着ベルト１０の層構成模型図の一例である。本例の定着ベルト１０は、基層となるニッケル電鋳無端ベルトからなる金属層１と、その外面に積層した弾性体下層２と、さらにその外面に積層した弾性体表層３と、金属層１の内面に積層した摺動層４との複合構造を有する。定着ベルト１０において、摺動層４が内面側（ベルトガイド面側）であり、弾性体表層３が外面側（加圧ローラ面側）である。金属層１と弾性層２との間、弾性層２と弾性体表層３との間、あるいは金属層１と摺動層４との間には、接着のためにプライマー層（不図示）を設けてもよい。プライマー層はシリコーン系、エポキシ系、ポリアミドイミド系等の公知のものを使用すればよく、その厚さは、通常、１〜１０μｍ程度である。
【００５１】
図２は本例における定着ベルト１０’の層構成模型図の一例である。このものは、弾性層を設けない例である。本例の定着ベルト１０’は、基層となるニッケル電鋳無端ベルトからなる金属層１’と、その外面に積層した弾性体表層３’と、金属層１’の内面に積層した摺動層４’との複合構造を有する。定着ベルト１０’において、摺動層４’が内面側（ベルトガイド面側）であり、弾性体表層３’が外面側（加圧ローラ面側）である。金属層１’と弾性体表層３’との間、あるいは金属層１と摺動層４との間には、接着のためにプライマー層（不図示）を設けてもよい。プライマー層は図１の定着ベルト１０と同様のものを設ければよい。
【００５２】
ａ．金属層１
金属層１はSUS等の円柱状母型を電鋳浴に浸漬させ、母型表面に電鋳プロセスにより成長させたニッケル（合金）からなる。
【００５３】
熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、膜厚は１００μｍ以下、特に５０μｍ以下または２０μｍ以上であることが好ましい。
【００５４】
ｂ．弾性層２
弾性体下層２は設けても設けなくてもよい。弾性層を設けることにより、ニップ部において被加熱像を覆って熱の伝達を確実にするとともに、ニッケル電鋳ベルトの復元力を補って回転・屈曲による疲労を緩和することができる。また、弾性層を付与することにより、定着ベルト離型層表面の未定着トナー像表面への追従性を増し、熱を効率よく伝達させることが可能になる。弾性体下層２を設けた定着ベルトは、特に、未定着トナーののり量が多いカラー画像の加熱定着に特に適している。
【００５５】
弾性層２の材質としては、特に限定されず、耐熱性がよく、熱伝導率がよいものを選べばよい。弾性層２としては、シリコーンゴム、フッソゴム、フルオロシリコーンゴム等が好ましく、特にシリコーンゴムが好ましく、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリトリフルオロプロピルビニルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、これらポリシロキサンの共重合体等を例示することができる。
【００５６】
なお、必要に応じて、弾性体層には乾式シリカ、湿式シリカ等補強性充填材、炭酸カルシウム、石英紛、珪酸ジルコニウム、クレー（珪酸アルミニウム）、タルク（含水珪酸マグネシウム）、アルミナ（酸化アルミニウム）、ベンガラ（酸化鉄）等を弾性体層に含有させてもよい。
【００５７】
弾性体下層２の厚さは、良好な定着画像品質が得るために適度な柔軟性があればよく、１０μｍ以上、特に５０μｍ以上が好ましく、１０００μｍ以下、特に５００μｍ以下が好ましい。カラー画像を印刷する場合、特に写真画像等では被記録材Ｐ上で大きな面積に渡ってベタ画像が形成される。この場合、被記録材の凹凸あるいはトナー層の凹凸に加熱面（離型層３）が追従できないと加熱ムラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分とで画像に光沢ムラが発生する。つまり、伝熱量が多い部分は光沢度が高くなり、伝熱量が少ない部分では光沢度が低くなる。弾性体表層が固い場合に、弾性体下層２があまりに薄いと、被記録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまうことがある。また、弾性体下層２があまりに厚いと、弾性層の熱抵抗が大きくなりクイックスタートを実現するのが難しくなることがある。
【００５８】
弾性体下層２の硬度（ＪＩＳ−Ａ）は、画像光沢ムラの発生が十分抑制され、良好な定着画像品質が得られるので、７０゜以下が好ましい。
【００５９】
弾性体下層２の熱伝導率λは、２．５×１０−３［Ｗ／ｃｍ・℃］以上、特に３．３×１０−３［Ｗ／ｃｍ・℃］以上が好ましく、８．４×１０−３［Ｗ／ｃｍ・℃］以下、特に６．３×１０−３［Ｗ／ｃｍ・℃］以下が好ましい。熱伝導率λがあまりに小さい場合には、熱抵抗が大きくなってきて定着ベルトの表層における温度上昇が遅くなることがある。熱伝導率λがあまりに大きい場合には、硬度が高くなったり、圧縮永久歪みが悪化したりすることがある。
【００６０】
このような弾性体層は公知の方法、例えば、液状のシリコーンゴム等の材料をブレードコート法等の手段によって金属層上に均一な厚みでコート、加熱硬化する方法、液状のシリコーンゴム等の材料を成形型に注入し加硫硬化する方法；押出成形後に加硫硬化する方法；射出成形後に加硫硬化する方法等で形成すればよい。
【００６１】
ｃ．弾性体表層３
弾性体表層３は本発明に関わるフッソゴム表層である。
【００６２】
本発明の具体的実施例について説明する。
【００６３】
まず、フッソ樹脂粉末の脱フッソ処理は下記の様に調整した。ナフタレン128ｇ、金属ナトリウム23ｇをテトラヒドロフラン1Ｌ中に乾燥雰囲気下で攪拌、溶解・反応させた。数時間で暗黒褐色の脱フッソ処理液が調整された。各フッソ樹脂粉末を100ｇに対し上記脱フッソ処理液300cc中に浸漬し、5分後にロ別した。ロ別された各フッソ樹脂粉はナトリウム−ナフタレン錯体の残渣・反応生成物を除去する為に多量のエタノールで洗浄後、水洗、最後にアセトン洗浄した。
【００６４】
次に、下記に示すフッソゴムポリマー配合物に表1に示す予め表面を脱フッソ処理を施したフッソ樹脂粉末をオープンロールを用いて混練した。
【００６５】
フッソゴムポリマー：LT３０２（ダイキン工業（株））・・・・１００重量部
架橋助剤：トリアリルイソシアヌレート“ＴＡＩＣ”（日本化成（株））・・・・２重量部
架橋剤：ベンゾイルパーオキサイド（キシダ化学（株））・・・・２重量部
その後メチルイソブチルケトンにポリマー成分が５０重量％になるよう溶解、塗工液を調整した。該塗工液を前述したリング塗工装置を用い各基材ベルト上に塗工、乾燥工程を経て加熱硬化、所望の厚みの表層を形成し、定着ベルトとした。
【００６６】
乾燥工程、加熱工程において、ベルト基材は塗工液中の球状紛体が局所化するのを防止する為１０RPMの回転速度で回転させた。乾燥工程は風乾で1時間、ついで、加熱硬化工程は、窒素ガスで置換された、無酸素雰囲気下で、同様に回転させながら、ベルト基材に略平行に近赤外線ランプを配置し、塗工表面がおよそ２００℃なるよう調整、２０分間行った。
【００６７】
実施例・比較例共に、基層は厚み30μｍ内径40ｍｍのニッケル電鋳ベルトであり、下層弾性層として厚み200μｍで硬度30°のシリコーンゴムが設けてあり、その上に上記弾性体表層として上記フッソゴムが50μｍの厚みで被覆されている。
【００６８】
実施例1〜8は上記要領で定着ベルトに仕上げてある。実施例9では上記要領でフッソゴム表層を形成した後、後加工として定着ベルト表面を＃1000のサンドペーパを用いて均一に研磨した。フッソ樹脂粉末のフッソゴム表層表面への露出部分が削られ、内部の未処理部分がフッソゴム表層表面に露出されている。
【００６９】
比較例１はフッソ樹脂粉末を配合することなく、上記実施例と同様の方法で作成した。
【００７０】
比較例２は表面処理を行わなかったフッソ樹脂粉末を用いて実施例３と同様の工程を経て作成した。
【００７１】
比較例３は比較例２と同様に作成した定着ベルトを実施例９と同様の後加工をおこなった。
【００７２】
【表１】
2005157174.tif 000003
【００７３】
フッソ樹脂粉末として
ルブロンL5F  （PTFE：ダイキン工業社製）平均粒径0.3μｍ
ルブロンL2  （PTFE：ダイキン工業社製）平均粒径5μｍ
ポリフロンM-12  （PTFE：ダイキン工業社製）平均粒径25μｍ
ＭＰ-103  （PFA：デュポン社製）平均粒径15μｍ
（平均粒径は、（株）堀場製作所製  ＣＡＰＡ５００を用い、粉末を２重量％のＣ７Ｆ15ＣＯＯＮＨ４水溶液中に超音波により分散し、自然沈降法により測定）
ｄ．摺動層４
摺動層４は本発明の必須成分ではないが、本発明の像加熱定着装置を作動させる際の駆動トルクの低減を図るうえで設けることが好ましい。摺動層４を設けると、定着ベルトの熱容量を大きくしすぎることなく、発熱層１に発生した熱が定着ベルトの内側に向かわないように断熱できるので、摺動層４がない場合と比較して被記録材Ｐ側への熱供給効率がよくなり、消費電力を抑えることもできる。また立ち上がり時間の短縮を図ることもできる。
【００７４】
その材質は、特に限定されず、高耐熱性で強度が高く、表面が滑らかにできるものを選べばよい。摺動層４としては、ポリイミド樹脂等が好ましい。
【００７５】
なお、必要に応じて、摺動層には摺動剤としてフッソ樹脂粉末、グラファイト、二硫化モリブデン等を摺動層に含有させてもよい。
【００７６】
摺動層４の厚さとしては５μｍ以上、特に１０μｍ以上が好ましく、１００μｍ以下、特に６０μｍ以下が好ましい。摺動層４があまりに薄いと耐久性が不足することがある。摺動層４があまりに厚いと定着ベルトの熱容量が大きくなり、立ち上がり時間が長くなることがある。
【００７７】
このような摺動層は公知の方法、例えば、液状の材料をコート・乾燥・硬化等の方法、あるいは予めチューブ化したものを貼りつける方法等で形成すればよい。
【００７８】
次に、本発明の加熱定着装置の実施の形態について説明する。
【００７９】
＜加熱定着装置＞
本実施例の定着ベルトは下記に示す像加熱定着装置３００に搭載することができる。
【００８０】
図７は本発明における加熱定着装置３００の横断面模型図の一例である。本例において加熱定着装置１００は加熱体としてセラミックヒータを用いたベルト加熱方式の装置であり、定着ベルト３１０は前述の本発明のものである。
【００８１】
ベルトガイド３１６ｃは耐熱性・断熱性のベルトガイドである。加熱体としてのセラミックヒータ３１２は、ベルトガイド３１６ｃの下面のほぼ中央部にガイド長手に沿って形成具備させた溝部に嵌入して固定支持させてある。そして、円筒状もしくはエンドレス状の本発明の定着ベルト３１０はベルトガイド３１６ｃにルーズに外嵌させてある。
【００８２】
加圧用剛性ステイ３２２はベルトガイド３１６ｃの内側に挿通してある。
【００８３】
加圧部材３３０は、本例では弾性加圧ローラである。この加圧部材３３０は、芯金３３０ａにシリコーンゴム等の弾性層３３０ｂを設けて硬度を下げたもので、芯金３３０ａの両端部を装置の不図示の手前側と奥側のシャーシ側板との間に回転自由に軸受け保持させて配設してある。弾性加圧ローラは、表面性を向上させるために、さらに外周にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体）等のフッ素樹脂層を設けてもよい。
【００８４】
加圧用剛性ステイ３２２の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材との間にそれぞれ加圧バネを縮設することで、加圧用構成ステイ２２に押し下げ力を作用させている。これにより、ベルトガイド部材３１６ａの下面に配設した摺動板３４０の下面と加圧ローラ３３０の上面とが定着ベルト３１０を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。なお、ベルトガイド部材３１６としては、耐熱フェノール樹脂、ＬＣＰ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂等、耐熱性に優れた樹脂を用いる。
【００８５】
加圧ローラ３３０は、駆動手段Ｍにより矢示のように反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回転駆動による加圧ローラ３３０と定着ベルト３１０との外面との摩擦力で定着ベルト３１０に回転力が作用して、定着ベルト３１０はその内面が定着ニップ部Ｎにおいてセラミックヒータ３１２の下面に密着して摺動しながら、矢示のように時計方向に加圧ローラ３３０の回転周速度にほぼ対応した周速度でベルトガイド３１６ｃの外回りに回転する（加圧ローラ駆動方式）。
【００８６】
本実施例では外形４０ｍｍの加圧ローラを用い、ニップ巾は１２ｍｍに設定してある。
【００８７】
プリントスタート信号に基づいて加圧ローラ３３０の回転が開始され、またセラミックヒータ３１２のヒートアップが開始される。加圧ローラ３３０の回転による定着ベルト３１０の回転周速度が定常化し、セラミックヒータ３１２の温度が所定温度に立ち上がった状態において、定着ニップ部Ｎの定着ベルト３１０と加圧ローラ３３０との間に被加熱材としてのトナー画像ｔを担持させた被記録材Ｐがトナー画像担持面側を定着ベルト３１０側にして導入される。そして、被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎにおいて定着ベルト３１０を介してセラミックヒータ３１２の下面に密着し、定着ベルト３１０と一緒に定着ニップ部Ｎを移動通過していく。その移動通過過程において、セラミックヒータ３１２の熱が定着ベルト３１０を介して被記録材Ｐに付与され、トナー画像ｔが被記録材Ｐ面に加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通過した被記録材Ｐは定着ベルト３１０の外面から分離して搬送される。
【００８８】
加熱体としてのセラミックヒータ３１２は、定着ベルト３１０・被記録材Ｐの移動方向に直交する方向を長手とする低熱容量の横長の線状加熱体である。チッ化アルミニウム等でできたヒータ基板３１２ａと、このヒータ基板３１２ａの表面にその長手に沿って設けた発熱層３１２ｂ、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀／パラジウム）等の電気抵抗材料を約１０μｍ、幅１〜５ｍｍにスクリーン印刷等により塗工して設けた発熱層３１２ｂと、さらにその上に設けたガラスやフッ素樹脂等の保護層３１２ｃを基本構成とするものである。なお、用いるセラミックヒータはこのようなものに限定されるわけではない。
【００８９】
そして、セラミックヒータ３１２の発熱層３１２ｂの両端間に通電されることで発熱層３１２ｂは発熱し、ヒータ３１２が急速に昇温する。そのヒータ温度が温度センサ（不図示）に検知され、ヒータ温度が所定の温度に維持されるように制御回路（不図示）で発熱層１２ｂに対する通電が制御されてヒータ３１２は温調管理される。
【００９０】
セラミックヒータ３１２は、ベルトガイド３１６ｃの下面のほぼ中央部にガイド長手に沿って形成具備させた溝部に、保護層３１２ｃ側を上向きに嵌入して固定支持させてある。定着ベルト３１０と接触する定着ニップ部Ｎには、このセラミックヒータ３１２の摺動部材３４０の面と定着ベルト３１０の内面が相互接触摺動する。
【００９１】
＜加熱定着装置・定着ベルト性能の評価＞
加熱定着装置・定着ベルト性能の評価は、ベタ黒の未定着トナー画像を上記実施例、比較例の定着ベルトを搭載した前記加熱定着装置に通紙し、排紙状態からベルトの搬送性能（分離性能、シワ等）を、目視によりを確認し評価した。未定着トナー画像は、キヤノン（株）製のカラーＬＢＰ『カラーレーザーショットＬＢＰ‐２０４０』を用い、未定着トナーが転写された記録紙を定着前に取り出すことで得た。記録紙は標準厚みの８２ｇ/ｍ2紙、やや薄めの６４ｇ／ｍ2の二水準で評価した。ヒータ温度を２２０℃に設定し、プロセススピードは１５０ｍｍ／ｓｅｃに設定した。
【００９２】
このベルト性能の評価は、未使用のベルトと、白紙５０００枚通紙による摩耗耐久テスト後のベルトにて行った。摩耗耐久テストは、未使用のベルトの評価後に、白紙（Ａ４サイズ）５０００枚を上記温度条件で連続通紙することにより行った。
【００９３】
結果は表２に示すとおり
【００９４】
【表２】
2005157174.tif 000004
【００９５】
実施例１〜９
いずれの定着ベルトにおいても、問題なく排紙され、良好な搬送性が確認された。ただし、実施例４の定着ベルトではベタ画像の光沢ムラが、実用上問題ないレベルでは有るが、僅かながら認められた。フッソ樹脂粉末の粒径が大きいことに起因するフッソゴム表面の不均一性の影響と考えられる。また、実施例5の定着ベルトにおいては、フッソ樹脂粉末の含有量が少なめで粘着性防止効果が不十分なため、比較的腰の弱い６４ｇ／ｍ2紙のみカール気味で排紙された。耐久後は、問題なく排紙された。これは磨耗耐久により粉体内部は未処理のフッソ樹脂部がフッソゴム表面に露出したためと推測される。実施例８の定着ベルトにおいては、ベタ画像の“す”の発生兆候が観察された。ベタ画像の“す”は未定着トナー層表面への表層表面の追従性不足により発生する定着ムラと考えられている。実施例8の定着ベルトはフッソ樹脂粉末の含有量が高く、フッソゴムの柔軟性が低下したためと推測される。実施例９の定着ベルトは初期状態からフッソゴム表面に未処理のフッソ樹脂部が露出している為、粘着性防止効果が高く、非常にスムースな排紙状態が観察された。プロセススピードが高くなると一般的に巻き付き傾向が大きくなるが、実施例９の定着ベルトでは、プロセススピード２００ｍｍ／ｓｅｃにおいても問題なく排紙されることが確認された。
【００９６】
一方、比較例１の定着ベルトでは表層フッソゴムの粘着性のため排紙カールが発生した。
【００９７】
また、比較例２の定着ベルトでは初期は問題なく排紙されるものの、耐久後では排紙カール発生した。白紙耐久時にフッソゴム表面のフッソ樹脂粉末は欠落したものと推測される。
【００９８】
比較例３の定着ベルトでは初期において排紙カールが発生した。定着ベルト作成の最後の研磨工程でフッソゴム表面のフッソ樹脂粉末は欠落したため表層フッソゴムの粘着性のため排紙カールが発生した。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の定着ベルトの層構成模型図の一例である。
【図２】本発明の定着ベルトの層構成摸型図の一例である。
【図３】実施形態例の検証に用いた像加熱装置の概略構成図である。
【図４】実施形態例の定着ベルト製造に用いたリングコート装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１００】
１，１’  ニッケル電鋳層
２  弾性体下層
３，３’  弾性体表層
４，４’  摺動層
１０，１０’，３１０  定着ベルト
３１２  セラミックヒータ
３１６  ベルトガイド
３２２  加圧用剛性ステイ
３３０  加圧部材（加圧ローラ）
３４０  摺動板
Ｎ  定着ニップ部
ｔ  トナー画像
Ｐ  被記録材
３００  像加熱定着装置
【図１】
2005157174.tif 000005
【図２】
2005157174.tif 000006
【図３】
2005157174.tif 000007
【図４】
2005157174.tif 000008